牵引网谐振特性与治理方案EI北大核心CSCD

为研究牵引网谐波特性与治理方案,运用模态分析法计算牵引网网络节点导纳矩阵的特征根,分析电力机车在牵引网不同位置时系统的谐波谐振特性,并提出谐波治理措施。首先通过建立牵引供电系统等效电路及数学模型,分别计算牵引网在无滤波器、只安装阻波高通滤波器、安装阻波高通滤波器和单调谐滤波器3种情况下,机车负荷在不同位置时牵引供电系统模态阻抗,分析其谐振特性,并选取合适滤波器参数;最后根据实际线路参数,对3种情况下牵引网的谐波特性进行仿真验证。研究结果表明,牵引网谐振特性与牵引网本身属性有关,而与机车位置无关;阻波高通滤波器可以有效抑制交直交机车引起的高次谐波谐振,但会使低次谐波含量上升;继续投入合适参数的单调谐滤波器,可较好滤除交直机车产生的低次谐波,且不影响高次谐振抑制效果。     

考虑电气化铁路谐波特性的无源滤波器设计

为避免牵引供电系统的谐波传递到上级系统变电站,对公用电网电能质量造成不利影响,提出一种安装在牵引站的无源滤波器设计方案,治理牵引供电系统的谐波向系统变电站的传递问题。基于系统变电站实测数据,设计单调谐滤波器用以滤除低次谐波兼具无功补偿功能,设计过程中考虑了滤波器参数偏差以及系统阻抗变化等因素的影响;设计阻波高通滤波器用以抑制高次特征谐波和谐波谐振,设计过程中考虑了系统频率偏差以及电容器偏差、故障下对阻波高通滤波器阻抗特性的影响。基于PSCAD车网源联合仿真模型,模拟牵引供电系统的特征谐波和谐波谐振以及牵引站的谐波治理过程,仿真结果表明,所设计的无源滤波器能有效抑制特征谐波和谐波谐振。     

基于阻波高通滤波器的高速铁路谐振抑制方案

高速铁路系统中交直交机车产生的高次谐波可能会引发牵引网谐振和谐波电流放大,严重影响高速机车的安全稳定运行。分析了牵引网谐振的引发机制,针对高速铁路系统提出一种可滤除高次谐波和抑制谐振的新型阻波高通滤波器。该阻波高通滤波器由电容器和电抗器并联后,再与电阻串联构成。在工频下,该阻波高通滤波器为开路状态,阻止工频电流流过;在高频下,该阻波高通滤波器呈现低阻抗,具有高通性。试验结果表明,所提高通滤波器在工频下具有极高阻抗;在高频下呈现低阻抗,可滤除高次谐波,抑制牵引网谐振。     

考虑滤波器的牵引供电系统谐波模型及应用

高速铁路系统中的交-直机车和交直交机车混跑产生的高次谐波可能会引起牵引网谐振和谐波电流放大,影响高速铁路高速、重载的发展。针对目前高速铁路中的高次谐波谐振和谐波电流放大现象,对谐波电流的放大倍数进行理论推导。首次从数学公式方面推导了考虑滤波器在内的牵引供电系统的谐波模型。基于此模型以牵引网的谐波总畸变率为优化标准,10%畸变率为优化目标,对牵引供电系统中新型阻波高通滤波器接入在首端和末端的参数选择进行优化,提出一种有效选取滤波器参数的方法。研究结果表明滤波器电阻值选取较小时,对滤波器容量的要求越大。     

高速铁路高通滤波器接入位置研究

目前我国高速铁路普遍采用高通滤波器来抑制牵引网谐振及机车谐波电流放大现象,但是研究多局限于高通滤波器的改进上,忽视了滤波器接入位置对谐波抑制及电流放大倍数的影响。推导了高通滤波器接入高速铁路不同位置时,由牵引变电所处看进去的牵引供电系统谐波阻抗及电流放大倍数的数学表达式。在此基础上讨论了牵引供电系统谐波阻抗模值、谐振频率点及电流放大倍数在高通滤波器接入牵引网不同位置时与高通滤波器种类、机车所在位置的关系。研究表明,高通滤波器接入机车时有最好的谐波抑制效果与最小的电流放大倍数。     

包神铁路牵引供电系统高次谐波谐振及抑制技术研究*

分析机车的谐波特性与谐波谐振产生机理,对比实测数据对应的谐波特性与机车谐波特性,提出一种适用于低次奇次谐波与高次谐波带并存情形的混合无源滤波器,并对该滤波器的结构与阻抗频率特性以及典型系统情况下对牵引网谐振特性的影响进行介绍.设计一套混合无源滤波器装置,并通过建立牵引网仿真模型对滤波前后牵引侧母线谐波含量进行测试和分析,验证滤波装置的可行性和有效性.     

基于有源滤波器自适应阻抗重塑的高速铁路谐波谐振抑制

针对电力机车和牵引网阻抗参数耦合所引起的牵引供电系统的谐波谐振现象,首先基于阻抗分析法建立了有源滤波器、电力机车和牵引网的小信号阻抗模型,使用广义奈奎斯特判据分析了牵引供电系统谐波谐振的机理以及有源滤波器对牵引供电系统谐波谐振的影响。其次,提出一种基于阻抗重塑的牵引供电系统谐波谐振抑制方法,通过并网点电压前馈的方式在有源滤波器中引入虚拟阻抗,并利用自适应参数设计提升了虚拟阻抗对动态系统的适应性。最后,在Matlab/Simulink中搭建了“牵引网-电力机车-有源滤波器”统一仿真模型,验证有源滤波器的自适应阻抗重塑对谐波谐振抑制的有效性。     

车网耦合系统谐波谐振特性研究

交直交机车产生的高次谐波容易在牵引网上引起谐波谐振,导致牵引网上电压升高,影响到电力机车的正常运行.文章利用实测谐波电流数据推导机车谐波电流源,在 MATLAB/SIMULINK平台上搭建车网耦合系统模型,基于阻抗分析车网耦合系统谐振机理及放大特性,进一步研究了不同因素对车网耦合系统谐波谐振的影响规律.结果表明, 短路容量、机车位置、供电臂长度等因素改变对车网耦合系统谐波谐振特性影响显著,可为谐波谐振抑制提供参考。     

基于模态分析的城轨交流牵引系统谐波谐振研究*

为预防城轨交流牵引系统谐波谐振引发系统过电压,针对城轨交流牵引系统全并联结构的供电模式,通过平行导线降阶方法对系统参数进行等值降阶,建立系统分布参数模型,采用数值模态方法,探讨负荷功率、位置等不断变化时系统的谐波谐振规律。为研究电缆电容效应对该系统产生的影响,指定地表露天条件下,根据国标将电缆替换为同等条件下的裸导线作进一步研究,发现电缆电容效应会导致系统谐振频率变小,会带来将高次谐波谐振频率引入到需治理的低次谐波范围内的问题,但是电缆牵引系统谐波谐振节点相比替换为裸导线情况时具有小得多的模态阻抗,电缆牵引供电系统谐波谐振严重程度也远小于将牵引网电缆部分替换为裸导线的情况。     

基于阻抗分压原理的牵引网谐波谐振研究

为了研究牵引网谐波谐振特性,建立了基于戴维南谐波电压源模型的牵引供电系统车网互联谐波电路模型,采用阻抗分压原理分析了牵引网谐振过电压的产生机理。利用Matlab/Simulink仿真软件研究了牵引网谐波谐振特性及谐振过电压现象。仿真结果表明:当机车变流器交流侧电压谐波含量较大的频率与牵引网谐振点频率重合时,将导致车顶网压谐波含量较大从而造成牵引网谐振过电压的出现,通过改变机车变流器斩波频率或供电臂长度可以抑制牵引网谐振过电压。     

磁集成式LCL滤波器在牵引网高次谐波抑制中的应用

为抑制机车牵引变流器流入牵引网的高次谐波,减少滤波器占用机车的空间,提出一种磁集成式LCL滤波器新方案。为抑制LCL滤波器固有谐振尖峰,提出一种基于无电容电流传感器的有源阻尼瞬态直接电流控制方法;针对LCL滤波器占用空间过大的问题,将牵引绕组端口电感用作第一电感,通过磁集成技术将第二电感集成到牵引主变压器中以减少空心电抗器占用空间;通过Ansoft和MATLAB软件对采用磁集成式LCL滤波器的牵引传动系统进行场路耦合仿真。仿真与实验结果表明,磁集成式LCL滤波器不仅能够有效抑制机车注入牵引网的高次谐波,而且克服了传统LCL滤波器占用空间大的缺点。     

高速铁路牵引供电系统谐波及其传输特性研究

随着高速铁路的高速度、大容量、高密集网络化发展,高速机车引起的牵引网谐波放大、谐振问题越发严峻.为考察牵引网谐波传输特性,在分析谐波传输理论的基础上,利用Matlab/Simulink建立通用的高速动车组(electric multiple unit,EMU)与牵引网的联合仿真模型,通过对高速动车组的不同工况和不同出力下的谐波特性进行仿真分析,验证了模型的正确性.在联合仿真模型的基础上,分别针对机车位置固定、不同机车位置和不同牵引网长度3种情况下的谐波电流传输特性进行仿真分析,结果表明:联合仿真模型较恒电流源模型、恒功率源模型更符合牵引供电系统的实际.该研究结果对降低和避免牵引网谐振带来的危害有一定的参考价值.     

高速铁路车网耦合下的谐波潮流计算方法研究

为分析高速铁路牵引供电系统的谐波分布及其传输特性,在建立牵引网和CRH2型动车组谐波分析模型的基础上,提出了一种基波潮流与谐波潮流交替计算的谐波潮流计算方法。该计算方法充分考虑了高速铁路牵引网与动车组之间的电气耦合关系,即谐波电压与谐波电流之间的影响。通过分别对单列和两列动车组运行时牵引网的谐波潮流计算分析表明,该算法适用于高铁牵引供电系统单谐波源、多谐波源以及含有背景谐波时的谐波潮流计算,并且可以较为精确地反映牵引网谐波谐振现象,可为高速铁路牵引供电系统谐波谐振的分析和治理提供参考。     

车网耦合的牵引供电系统谐波仿真分析

牵引供电系统是电力系统重要负荷,也是电力系统主要的谐波源之一。在研究牵引供电系统谐波传输特性和谐波对电力系统的影响时往往对牵引供电系统模型进行一定的简化,虽然具有一定的合理性,但是这样分析出来的结果与实际结果相比必然存在一定的误差。针对牵引供电系统谐波分析模型不精确,利用PSCAD/EMTDC搭建了电力机车-牵引网-电网仿真模型,仿真研究了机车位置、机车数量和牵引网长度变化时牵引供电系统谐振以及电网总谐波畸变率的特性。仿真结果表明该仿真模型能更准确地分析牵引供电系统谐波特性,分析结果更加符合实际。     

影响电气化铁路牵引网模态分析结果的因素分析

为防止谐波对牵引供电系统的危害,可采用模态分析方法对系统的节点导纳矩阵进行分析和处理,通过解耦与特征值的求取来确定谐振信息。在建立牵引供电系统的过程中,牵引网分段处理时单位段长度选取不同将造成节点导纳矩阵的差异,若忽略牵引网线路参数的分布特性,也可能对模态分析结果的准确性造成影响,牵引网分段长度及牵引网线路分布参数在谐波阻抗特性分析研究中常被忽略。针对上述问题,考虑牵引网分布参数特性,在Matlab/Simulink软件平台上建立牵引网等效模型,用模态分析法确定牵引网谐波阻抗特征。最终得出分段方式不同对模态分析结果偏移的一般规律,以及在考虑牵引网参数分布特性时,可以提高模态分析结果准确度的结论。     

高速铁路贯通供电系统及其谐波特性研究

针对电气化铁道牵引供电系统存在的负序、谐波、无功及机车过电分相问题,提出了新型的基于三/单相交直交变换器的贯通供电系统,与同相供电系统相比,能彻底取消电分相,实现电气化铁路内部的同相联网,消除或大大减轻对电力系统的电能质量影响.在贯通供电系统下,本文建立了牵引网-机车联合仿真模型,验证了方案的可行性,并分析了CRH5动车组的谐波特性,为抑制牵引网谐波电流放大,避免车网系统谐波谐振提供了理论依据.     

牵引供电系统谐波谐振特性分析

牵引供电系统谐波谐振一直是影响系统安全的重要因素之一,本文首先介绍了牵引供电系统等效阻抗的分析方法,然后在等效阻抗的基础上进一步分析了谐波阻抗和系统谐振频率的变化规律,同时利用均匀输电方程和传输参数矩阵分析了系统中的谐波电流放大情况,讨论了谐波电流放大和系统参数、机车位置之间的关系,并简述了抑制谐波谐振的措施。     

新型双边供电系统谐波谐振特性分析

为研究双边供电系统的谐波谐振发生机理,介绍了一种在牵引馈线串接电抗器的新型双边供电系统的结构与工作原理,通过建立系统谐波沿牵引网传输的数学模型,分析了系统谐振发生机理,通过搭建系统仿真模型,研究了在不同条件下新型双边供电系统的阻抗频率特性以及高次谐波电流在牵引网中的传输特性。分析结果表明,牵引网长度越长,新型双边供电系统的谐振频率越小;当注入与系统谐振频率相近的谐波电流时,系统将发生谐振现象,谐波电流向两侧牵引变电所传输过程中均发生严重放大。     

基于滤波绕组的牵引变压器谐波抑制技术∗

电力机车牵引变压器为单相变压器,将来自接触网的25kV 高压电转换为合适的电压供给牵引电机及其他 负载.在交-直-交机车交流传动系统中,四象限变流器产生的高次谐波严重影响了铁路牵引电网的供电质量.介绍了一种高次谐波抑制技术,在变压器网侧滤除某特定次谐波.通过实例,介绍了变压器二次侧滤波绕组的结构及零阻抗 设计方法,并提供了滤除700Hz高次谐波的 L-C滤波元件参数计算方法.该技术主要特点是滤波效果不受负载运行工况影响,动态滤波效果好,滤波设备简单.     

基于车网耦合下的机车牵引变流器输出电流频谱移动现象研究

传统研究认为,牵引网谐振是由于机车或动车组所产生的特征次频谱与牵引网谐振频率点相等或接近造成的,但实际线路运行表明,在机车非特征次频谱范围内也多次发生牵引网谐振现象。该文基于机车瞬态电流控制算法下的机车电流谐波特性,给出在谐波环境下体现车网时变循环作用的数学表达式,分析牵引网由于高次谐波发生谐振时畸变的网压作用于机车整流器脉宽调制过程和机车输出电流,机车输出电流又反作用于网压的交互作用过程,使机车输出电流主要频谱分布趋势会随着牵引网谐振频率的变化向谐振点附近移动。基于仿真和实测数据,通过车网耦合下机车输出电流主要频谱从机车特征次频谱向牵引网谐振点附近移动的现象验证理论分析的正确性。